米糠油浸出和精炼技术研究新进展
出处： 作者： 『 实用技术资料网』 2005年06月26日
米糠油系稻谷加工的副产品——米糠中制取的油脂，是一种很好的食用植物油，它不仅脂肪酸比较完全、合理，而且含有多种营养物质。食用米糠油对降低人体血清胆固醇，防止动脉硬化、高血压等症状具有良好的疗效，因此，米糠油广泛应用于食品行业。最大限度地从米糠提取油脂成为油脂界研究热点。由于米糠油中含有如游离脂肪酸、磷脂、色素等物质，这些物质的存在会大大增加米糠油精炼的困难和中性油损失，尤其碱炼脱酸的损失。因此，米糠油浸出和精炼技术引起许多学者的极大兴趣，新的米糠油浸出工艺和精炼技术不断出现。本文就结合国外有关文献报导，阐述米糠油在浸出和精炼技术方面的最新研究进展。 1米糠油浸出技术
11室温快速平衡浸出米糠油技术
新鲜米糠中一般含有18～20％的油脂。其含油量取决于稻谷种类、大米脱皮程度、贮存条件和贮存时间。为了最大限度地提取米糠中的脂质成分，可采用米糠一次浸出工艺或米糠膨化浸出工艺。两种工艺均采用己烷为浸出溶剂。己烷在高温下易挥发且为易燃、易爆介质，不利于生产加工操作和储存，且浸出米糠油中磷脂、游离脂肪酸含量高，不利于油脂加工和储存。A.Proctoretal[1]研究了米糠油在室温条件下快速平衡浸出法。采用普通稻谷脱壳碾米后，能通过40目筛子筛选的米糠进行了研究。用己烷在22℃下浸出1g米糠，浸出米糠油的数量在10min后测定，同时对不同数量米糠使用固定体积溶剂浸出油脂也进行了研究。研究表明，1min内浸出90％的油脂，延长浸出时间或者快速达到平衡10min后，油脂产率增加都很少，增加到94％。1min米糠浸出效果不如大豆粉末浸出效果(油脂产率98％)。但其效果可与CO2超临界流体浸出米糠油相比[2]。米糠浸出速率相对低于大豆粉末，可能是米糠中含有较多的纤维质，阻止了溶剂和油脂扩散，但是增加米糠／溶剂比率不能明显减少油脂得率。快速平衡浸出法油脂得率达到90～97％。1min快速平衡浸出速率接近已报道的高温溶剂浸出速率[3]，但低于Goldfisch浸出速率。
己烷作为浸出溶剂存在着易燃问题，挥发性大且沸点低，对人体有害。1990年被美国“净化空气行动”列为空气污染物之一。为此新的浸出溶剂不断出现。现在选择溶剂如异丙醇作为植物油的浸出剂来避免因己烷引起的易燃问题[4]。A.Proctor和D.J.Bown应用已烷、异丙醇作溶剂在室温下平衡浸出米糠油得率以及用己烷和异丙醇浸出油脂的氧化稳定性进行了研究[5]。
12超临界二氧化碳浸出米糠油技术
食品工业中应用超临界CO2浸出技术十分引人注目。CO2的特点是价格低，不然，不会引起食品和环境的污染，是使用有机溶剂所不能比拟的。Zhao.w.etal用SCCO2在压力1477～34．33MPa,温度40℃条件下从米糠中提取米糠油，米糠油得率达到186～22％，达到己烷浸出法的80％。研究认为，浸出压力不同其所得组分也不相同，高压下能提取的组分中游离脂肪酸、蜡和不皂化物的量极少；用SCCO2提得的油中含磷和铁量极少；油的色泽在同已烷提取的油相比要浅得多，用SCCO2浸出的低酸价油组分的得率也接近于己烷提取法。应用此方法提取油脂存在的一个问题是油的氧化稳定性差。A.Gariaetal[8]用超临界CO2在压力28MPa下，温度40℃和70℃条件下从米糠浸出蜡质和脂肪物。浸出产率仅为己烷(索氏浸出)浸出法的16～60％。在高压(28MPa)和高温(70℃)下可达到最高产率。M.S.Kuk和M.K.Dowd选择483和621MPa两个等压条件用超临界CO2浸出米糠脂质，研究了压力对浸出率的影响，研究采用含水6％，90％通过0297mm筛孔的浸出米糠同己烷浸出作对照，米糠油(RBO)最大产率为205％，脂质回收率在99％以上。而用超临界CO2浸出RBO产率在192～204％。SCCO2浸出米糠油色泽大大优于己烷浸出RBO，SCCO2浸出米糠油中甾醇含量随着压力和温度的增加而增加。超临界CO2浸出米糠油在食品加工企业具有广泛的应用前景。但由于设备投资昂贵，其应用受到限制，目前较难实现工业化生产。 13酶催化浸出米糠油技术
酶催化浸出工艺已广泛用于橄榄油、菜籽油，大豆油、葵花籽油、花生油等油脂的制取。R.Sengupta和D.K.Bhattacharrya[10]利用微生物酶研究从米糠中回收油脂和优质粕。催化浸出工艺包括①米糠的预处理：米糠磨成粉状(20目)同水混合，在95℃加热15min钝化脂肪酶的活性或米糠在120℃蒸炒1min取代水热处理。②用酶浸出：预处理米糠冷却，用1∶1HC1将水和米糠混合物的pH调至45，加入果胶酶和纤维素酶在指定温度下进行酶催化反应，变化各参数。③油和其它组分的收集：限定催化反应后，提高米糠—水混合物温度，维持80℃达5min，破坏酶的活性，加入15体积正己烷浸出油脂。酶催化浸出工艺优于其它制取工艺，它几乎可有效地从米糠中获取全部油脂。油脂质量优质，粕中蛋白质含量高，灰分和纤维含量低，可作为家畜饲料或其它食品用。 2米糠油精炼技术
米糠油中的游离脂肪酸可通过传统碱炼法或物理精炼法除去，也可以采用其它方法除去。
21物理精炼
物理精炼以其比较简单的工艺流程，可直接获得质量高的精炼油和副产品脂肪酸，而且原辅材料节省，没有废水污染，产品稳定性好，精炼率高等优点，越来越引起人们的关注。尤其对高酸值油脂，其优越性更加显著。它包括蒸馏前的预处理和蒸馏脱酸两个阶段。由于预处理对物理精炼油的质量起着决定性作用。近几年来对米糠油的物理精炼研究主要集中于预处理方面。B.K.De和B.K.Bhattacharrya[11]对含脂肪酸40～124％的米糠油对经过几种脱胶脱蜡方式处理、脱色后物理精炼米糠油的特性进行了研究。研究表明，低温(10℃)加工后物理精炼米糠油的色泽、FFA、胶质和蜡总量、谷维素、生育酚含量均非常好，适当低温处理(17℃)是可以的。室温(32℃)或稍低于室温(25℃)联合脱胶脱蜡，物理精炼RBO的质量不受欢迎。因此，低温(10℃)脱蜡无论对低FFA还是高FFA的油均可得到色泽等均好的油脂。经磷酸脱胶(65℃)、低温脱蜡(10℃)、脱色物理精炼油色泽比同温(65℃)水脱胶和水脱蜡(10℃)、脱色物理精炼油色泽深，在较高温度下脱蜡(17或25℃)对色泽无影响；磷酸脱胶、水脱蜡(25℃)，脱色物理精炼油色泽优于水脱胶替代磷脱胶；磷酸脱胶的精炼RBO中生育酚含量低于水脱胶精炼米糠油(RBO)；单独进行水脱胶(65℃)和低温(10℃)水脱蜡比磷酸脱胶(65℃)和水脱蜡生产的油脂质量好。全部试验结果表明，在联合低温(10℃)脱胶脱蜡后的米糠油物理精炼可生产色浅、游离脂肪酸(FFA)含量低、谷维素和生育酚含量高的优质米糠油。
22米糠油的硅胶脱色法
米糠经溶剂浸出制得的米糠油，其色泽呈暗棕色、暗绿褐色或绿黄色，这主要取决于米糠贮存中的变质程度、制油方法和加工条件。一般来说，米糠油的深色经脱色不能完全除去，生产清澈透明和色浅的米糠油较困难。A.G.GopalaKrishno[12]采用硅胶对米糠油脱色进行研究，采用硅胶柱渗滤脱色和硅胶同混合油混合脱色两种方法。其缺点是混合油通过硅胶柱时(尤其是溶剂浸出毛米糠油)流速慢。硅胶脱色可将工业常规实用的精炼工艺：脱胶—一次脱蜡—精炼—脱色—二次脱蜡和脱臭改进成硅胶柱—渗滤处理—脱胶—脱蜡—精炼—脱色和脱臭工艺。 23米糠油的生物精炼法
S.Bhattacharrya和D.KBkattacharrya[13]将生物精炼技术应用于高酸值米糠油的精炼，其原理借助微生物酶(1，3特效脂肪酶)在一定条件下能催化脂肪酸及甘油间的酯化反应，使大部分脂脂酸转化为甘油酯。研究认为高酸值米糠油生物精炼的最佳反应条件是：加酶量为油重的10％、压力133322Pa、温度70℃、加水10％、加入甘油为理论计算量(加过量甘油未见明显改善)。他们所做实验中，当毛糠油FFA为30％，反应1h,FFA降低至192％；反应2h，游离脂肪酸降低至85％；经反应5h和7h；FFA分别降低至47％和36％。经过这种生物精炼脱酸处理的油中还残余一些游离脂肪酸，可再经过碱炼方法除去。就精炼特性而论，根据调查，生物精炼和碱炼结合的工艺过程大大胜过物理精炼和碱炼中和相结合的工艺过程。同其它工艺比较，采用酶催化脱酸和碱中和结合的工艺过程精炼高酸值米糠油需要的能量很低，经济效益高。
24米糠油再酯化脱酸法
植物油脱酸方法之一就是使油中游离脂肪酸(FFA)经酸化反应转化为中性甘油酯，达到脱酸的目的。Bhattacharrya.A.C和D.K.Bhattacharrya[14]将米糠油脱胶和脱蜡后，采用甘油进行再酯化，将FFA15～30％的米糠油得到脱酸效果而降低酸价。再酯化法再与传统的碱炼、脱色联合进行，制得色泽浅的食用油。本研究中的米糠油样品的再酯化反应在温度为120～200℃，5mmHg或隋性气体条件下进行，同时使用或不使用催化剂，添加或不添加甘油。毛糠油再酯化适宜于180～200℃之间进行，使用超理论50％的过量甘油在2个h内中和FFA，温度为200℃，可使其含量从153％降低为62％，在同样温度下，进行4～6h的反应，FFA含量仅分别降低1～2％；使用催化剂对酯化率无影响；在真空条件下可有效地再酯化。高FFA的工业用米糠油的脱酸，在脱胶和脱蜡后，给其中加进甘油并使用酸作催化剂，可通过酯化取得脱酸效果。米糠油经单甘酯酯化后，经碱炼、脱色和脱臭或物理精炼，可获得优质米糠油，其色泽取决于毛油的色泽。从生产成本和损耗来说，该方法精炼高酸值米糠油时，需要工业纯单甘酯(MG)，生产成品油成本太昂贵，能否用于工业生产有待于进一步研究。
25米糠油的混合油精炼法
A.C.Bhattacharryaetal[16]采用混合油脱蜡和混合油碱炼法将高FFA含量的米糠油精炼成不皂化物含量低、色泽浅的烹调油进行了探讨。FFA含量分别为153％、205％和302％的毛糠油用磷酸在油相中脱胶后，用氯化钙和表面活性剂在15±1℃，在己烷相中进行脱蜡、结晶在实验室用离心机进行分离。将己烷加入己脱胶和脱蜡的油中配成适当浓度的混合油(30％，45％，60％)，加入碱液，洗涤皂脚，蒸去溶剂后油进行干燥，用2％的活性白土在100±1℃下进行脱色。混合油浓度为60％时，油的色泽和炼耗指数都可以改善。对高FFA含量的米糠油进行混合油脱蜡再进行混合油碱炼，可将其精炼成可食用的烹调油。
26米糠油溶剂浸出和膜技术脱酸
目前膜技术最多应用大豆油，通常采用模拟油。V.kade,S.P.R.Katikaneni和M.chergan[17]利用膜分离技术应用于米糠油脱酸，发明了溶剂浸出和膜技术脱酸工艺。油中游离脂肪酸(FFA)首先用甲醇浸出，相分离，含FFA甲醇相经纳滤(nanofltration)产生一种游离脂肪酸浓缩流，而含甲醇透过流循环至浸出器。浸出进行两次。膜过滤在不锈钢膜槽中进行，直径8cm，高25cm，槽承压69MPa，容纳量300ml，有效过滤面积145cm2。纳滤(nanofiliration)在不同压力(07～42MPa)，温度(25～50℃)下进行。采用BW30和DS5膜。膜滤分3个阶段进行，每个阶段回收FFA，第3次纳滤透过物甲醇(含少量FFA)循环利用。含游离脂肪酸165％的毛米糠油用甲醇浸出脱酸，在甲醇／油(重量)=1．8∶1适宜比例下，毛米糠油中游离脂肪酸浓度降低至33％，在甲醇／油(重量)=1∶1比例下进行二次浸出，油中游离脂肪酸降低至033％。应用工业膜回收甲醇浸出液中的游离脂肪酸。膜装置的资本消耗48美元／kg加工油／h，年操作消耗约15美元／t回收FFA。该工艺不需要碱炼中和，不产生皂脚和废水，废物排出量最小，在工业应用中具有经济优势，前途广阔。
|
